王友生，簡麗華，王益和，林秀鳳

(1.人工林可持續(xù)經(jīng)營福建省高校工程研究中心，福建 福州 350002；2.福建省龍巖市林業(yè)科學(xué)研究所，福建 龍巖 364000)

馬尾松(PinusmassonianaLamb.)是我國松屬樹種中分布、用途與栽培范圍皆最廣的鄉(xiāng)土樹種，具有對土壤、氣候適應(yīng)性強、速生、豐產(chǎn)、全樹綜合利用程度高、纖維優(yōu)良等特性，是我國長江流域以南廣袤酸性土壤荒山荒地的先鋒樹種[1]。馬尾松造林實踐表明，同樣立地條件、同一起源的林分中，馬尾松個體間的生長情況差異較明顯，因此可通過良種選育來提高馬尾松單位面積產(chǎn)量。目前馬尾松遺傳改良已被我國列為國家重點科研項目[2]，且已選育出各種特定用途的優(yōu)良馬尾松種源/家系[3-7]。閩西是福建省馬尾松中心產(chǎn)區(qū)與優(yōu)良種源區(qū)，馬尾松遺傳改良取得了一定成績。目前已推廣的馬尾松家系，其優(yōu)樹選擇是在立地條件較好且人工合理培育下篩選出來的，在土壤貧瘠的Ⅲ、Ⅳ林地以及沙漠化地區(qū)仍然表現(xiàn)出生長慢、產(chǎn)量低、林分質(zhì)量差等問題[8-10]，因此解決該地區(qū)營建高質(zhì)量馬尾松林分的難題迫在眉睫。鑒于此，本研究通過調(diào)查長汀水土流失山地馬尾松天然林分，以生長量指標(biāo)結(jié)合形質(zhì)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)線法篩選出困難立地馬尾松優(yōu)良個體，旨在豐富南方馬尾松優(yōu)良種質(zhì)資源，進一步對馬尾松的遺傳改良提供依據(jù)，同時對提高馬尾松林分質(zhì)量與林地生產(chǎn)力，特別是為困難立地馬尾松次生林改造、荒漠化地區(qū)高質(zhì)量造林提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 選優(yōu)林分概況

經(jīng)過前期踏查后，耐瘠薄馬尾松優(yōu)樹選擇林分位于福建省長汀縣水土流失較嚴(yán)重的河田、三洲鎮(zhèn)，共調(diào)查馬尾松面積2106.73 hm2，優(yōu)樹所在地位于東經(jīng)116°21′—116°27′、北緯25°35′—25°41′，海拔258～329 m。氣候溫和，雨量充沛，年均氣溫17～19.5 ℃，最高氣溫39.8 ℃，最低氣溫-4.9 ℃，年無霜期265 d，年均降水量1700 mm，年均日照時間1924.6 h。土壤是粗晶花崗巖母質(zhì)發(fā)育的砂壤土，養(yǎng)分極度匱乏，其0～20、20～40、40～60 cm土層土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2 優(yōu)樹選擇方法

在水土流失區(qū)馬尾松天然林調(diào)查的基礎(chǔ)上選出天然優(yōu)良林分，再選出候選優(yōu)良單株，然后采用數(shù)量指標(biāo)與形質(zhì)指標(biāo)相結(jié)合的方法確定優(yōu)樹[11]。數(shù)量指標(biāo)采用基準(zhǔn)線法，即相同立地條件的優(yōu)良林分中，用生長錐測出優(yōu)勢木的年齡，同時將取出的木心用游標(biāo)卡尺測量樹皮厚度，以5 a為1個齡級，實測其樹高、胸徑，并根據(jù)馬尾松二元材積修訂方程[12]計算材積。形質(zhì)指標(biāo)采用綜合評分法，即通過主成分分析，選出優(yōu)樹評價的主要因子及其權(quán)重，每個因子采用3分制評分，最后計算總分。

1.2.2 形質(zhì)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化 采用多目標(biāo)決策的一維比較法[13]，對候選優(yōu)樹形質(zhì)指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，冠幅和枝下高采用公式：Y=1-0.9×(Xmax-X)/(Xmax-Xmin)換算，高徑比和冠徑比采用公式：Y=1-0.9×(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)換算，式中：X為候選優(yōu)樹的形質(zhì)指標(biāo)測定值；Xmax、Xmin分別為每個指標(biāo)的最大值、最小值。

1.3 土壤取樣及分析方法

分別在候選林分中布設(shè)3個10 m×10 m的樣方，每個樣方按梅花型取5個土壤剖面，每個土壤剖面用環(huán)刀法采集0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤容重圈各1個，同時采集以上3層土樣各1 kg，用于分析土壤理化性質(zhì)。有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-外加熱法；全氮采用半微量凱氏法；水解性氮測定采用堿解-擴散法；全磷采用堿熔-鉬銻比色法；速效磷測定采用鹽酸-硫酸浸提法；全鉀采用堿熔-火焰光度法；速效鉀測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法；pH值采用電位法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel統(tǒng)計軟件計算候選優(yōu)樹及優(yōu)勢木的樹高、胸徑和材積的總生長量及年均生長量，形質(zhì)指標(biāo)的主成分分析采用DPS 7.0統(tǒng)計軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)勢木數(shù)量指標(biāo)分析

耐瘠薄馬尾松候選優(yōu)樹年齡介于15～35 a，其樹高、胸徑、材積的年均生長量隨齡級的增加其變化規(guī)律不盡相同，其中樹高年均生長量隨齡級的上升而下降，而胸徑和材積的年均生長量隨樹齡的上升呈先提高再下降，可見馬尾松在土壤貧瘠的林地其生長量主要表現(xiàn)為胸徑的生長，因此在制定耐瘠薄馬尾松優(yōu)樹選擇方法時可適當(dāng)降低樹高生長量。根據(jù)各齡級優(yōu)樹生長量標(biāo)準(zhǔn)線(表2)，從70株馬尾松優(yōu)勢木中選出 20 株初選優(yōu)樹。

2.2 初選優(yōu)樹形質(zhì)指標(biāo)分析

通過調(diào)查馬尾松天然林中優(yōu)勢木的冠幅、枝下高、樹皮厚、高徑比、冠徑比共5項指標(biāo)，為簡化形質(zhì)指標(biāo)數(shù)量提高選優(yōu)效率，先對各形質(zhì)指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再進行主成分分析，結(jié)果見表3。由表3可以看出，主成分1中冠徑比的特征向量最大，主成分2中高徑比的特征向量最大，主成分3中樹皮厚度的特征向量最大，且這3個主成分累計貢獻率已達82.904%，可見形質(zhì)指標(biāo)的決定因子是冠徑比、高徑比和樹皮厚度。

表2 各齡級優(yōu)勢木生長量與標(biāo)準(zhǔn)線

*：括號內(nèi)為年均生長量值；標(biāo)準(zhǔn)線指年均生長量標(biāo)準(zhǔn)線。

表3 優(yōu)樹形質(zhì)指標(biāo)

通過各指標(biāo)的特征向量與方差貢獻率計算每個指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果可得冠徑比、高徑比、樹皮厚度的權(quán)重系數(shù)分別為0.4828、0.2566、0.2363，將各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)歸一化處理后的結(jié)果分別為0.4948、0.2630、0.2422。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[14]結(jié)合林分的實際情況，將以上3個指標(biāo)按3分制評分，具體評定方法見表4，各指標(biāo)分值范圍均為1～3分，分值越小，形質(zhì)越優(yōu)良。根據(jù)優(yōu)樹形質(zhì)指標(biāo)得分標(biāo)準(zhǔn)，形質(zhì)指標(biāo)小于2為入選標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)評分法從20株候選優(yōu)良單株中確定耐瘠薄馬尾松優(yōu)樹11株(表5)。

表4 優(yōu)樹形質(zhì)指標(biāo)評定標(biāo)準(zhǔn)

表5 入選優(yōu)樹性狀指標(biāo)

表5(續(xù))

*：“√”為最終入選優(yōu)樹。

3 討論與結(jié)論

優(yōu)樹選擇是馬尾松遺傳改良的關(guān)鍵，馬尾松優(yōu)樹選擇已有大量報道，但現(xiàn)有的選優(yōu)方法主要集中在人工林方面，其選出的優(yōu)樹進行繁殖后在土壤貧瘠的山地仍然表現(xiàn)出低產(chǎn)低效等現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了土地生產(chǎn)力，因此通過耐瘠薄優(yōu)樹選擇是解決該問題的重要途徑，而耐瘠薄優(yōu)樹選擇需在天然林進行。有大量研究表明，5株優(yōu)勢木對比法與多性狀聯(lián)合選擇法不適用于天然林優(yōu)樹選擇，而生長量標(biāo)準(zhǔn)線法結(jié)合形質(zhì)指標(biāo)是天然林優(yōu)樹選擇較適宜的方法[12]，因此本研究采用此方法在福建長汀水土流失山地馬尾松天然林進行耐瘠薄型優(yōu)樹選擇。優(yōu)樹人工選擇的關(guān)鍵是消除候選林分環(huán)境因素的干擾，本研究馬尾松林分在福建長汀水土流失較為嚴(yán)重的河田鎮(zhèn)與三洲鎮(zhèn)，土壤異質(zhì)性比人工林地小，且通過分齡級制定標(biāo)準(zhǔn)線較大程度消除了優(yōu)樹個體間的環(huán)境誤差。從調(diào)查的70株優(yōu)勢木中初選出20株優(yōu)樹。優(yōu)樹的復(fù)選往往是根據(jù)形質(zhì)指標(biāo)進行，本研究通過枝下高、樹皮厚度、冠幅、高徑比、冠徑比5個形質(zhì)指標(biāo)進行主成分分析，最終確定高徑比、冠徑比作為優(yōu)樹復(fù)選的主要因子，這與謝維斌等[5]的研究不盡相同，可能是由于本研究的馬尾松是生長在土壤瘠薄的水土流失山地上，其生長特性與人工林不同引起的。本研究是在經(jīng)過自然選擇的馬尾松優(yōu)良天然林中進行人工選擇優(yōu)樹，通過生長量標(biāo)準(zhǔn)線與形制指標(biāo)相結(jié)合的方法選出11株優(yōu)樹，該優(yōu)樹選擇標(biāo)準(zhǔn)對提高馬尾松經(jīng)濟性狀以及拓寬遺傳基礎(chǔ)均有較大的現(xiàn)實意義。